電子工程實訓(xùn)：傳感器設(shè)計【大學(xué)組】

電子工程

項目背景

隨著人口老齡化正在成為二十一世紀(jì)的重大社會趨勢，移動醫(yī)療需求劇增，同時5G移動互聯(lián)和大數(shù)據(jù)的蓬勃發(fā)展又為移動醫(yī)療提供了必要條件，可穿戴醫(yī)療設(shè)備正在迎來其發(fā)展的黃金時期。世界各國爭相為本國可穿戴醫(yī)療設(shè)備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造條件。據(jù)悉，“歐盟委員會于2004年啟動了世界上最大的單項民用可穿戴計算研究項目；美國國家科學(xué)基金在以人為中心的計算等專項中，持續(xù)資助了一批可穿戴醫(yī)療健康方面的研究項目。另外，俄羅斯、法國、英國、日本和韓國多所大學(xué)的工程學(xué)院、科學(xué)技術(shù)院等研究機(jī)構(gòu)均有專門的實驗室或研究組專注于可穿戴醫(yī)療設(shè)備的研究。2015年5月，中國國務(wù)院提出《中國制造2025》，將發(fā)展醫(yī)療級可穿戴式醫(yī)療設(shè)備列為戰(zhàn)略高度，要求提高其創(chuàng)新能力和產(chǎn)業(yè)化水平?！?

項目在UCSD可穿戴傳感器中心主任的指導(dǎo)下,將可穿戴醫(yī)療設(shè)備最新理念、趨勢和實戰(zhàn)相結(jié)合，旨在為學(xué)生提供提升自己求學(xué)和職業(yè)生涯的良好契機(jī)。學(xué)生將在項目結(jié)束時設(shè)計一款儀表放大器，可以植入智能手表或可穿戴設(shè)備中，放大心電信號，幫助醫(yī)生完成心電監(jiān)測。

項目介紹

項目內(nèi)容包括可穿戴設(shè)備、心電圖ECG、前沿心電放大器設(shè)計理念等理論知識與實戰(zhàn)。學(xué)生將掌握儀表放大器的基本知識，運用LTSpice軟件設(shè)計一款可以植入新一代智能手表或可穿戴設(shè)備中的儀表放大器，幫助醫(yī)生清晰監(jiān)測心電信號，在課程結(jié)束時提交報告，進(jìn)行成果展示。

個性化研究課題參考：

新型電化學(xué)傳感器的構(gòu)建及其在環(huán)境檢測中的應(yīng)用

乳腺癌標(biāo)記物的太赫茲生物傳感研究

面向智能服裝的無線傳感器研究

適合人群

大學(xué)生

電子工程、電氣與計算機(jī)工程、計算機(jī)工程等專業(yè)或者希望修讀相關(guān)專業(yè)的學(xué)生；具備電路（RLC電路、反饋分析、運算放大器等）相關(guān)知識，特別是晶體管級電路分析知識的學(xué)生優(yōu)先

導(dǎo)師介紹

加州大學(xué)圣迭戈分校終身教授

Mercier導(dǎo)師現(xiàn)任加州大學(xué)圣迭戈分校（UCSD）電氣與計算機(jī)工程終身教授、可穿戴傳感器中心主任、節(jié)能微系統(tǒng)實驗室主任、學(xué)術(shù)界和業(yè)界公認(rèn)集成電路設(shè)計領(lǐng)域最高級別會議ISSCC技術(shù)項目委員會成員，曾榮獲麻省理工學(xué)院（MIT）電氣工程與計算機(jī)科學(xué)博士、碩士學(xué)位。Mercier導(dǎo)師目前擔(dān)任IEEE TBioCAS、IEEE SSCL期刊副主編，在電子電路領(lǐng)域頂級期刊發(fā)表論文多篇。他的研究興趣為節(jié)能微系統(tǒng)設(shè)計，重點關(guān)注RF電路設(shè)計、功率轉(zhuǎn)換器、小型化系統(tǒng)傳感器接口以及生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用傳感器接口。

任職學(xué)校

加州大學(xué)圣迭戈分校（UCSD）成立于1960年，是美國著名公立研究型大學(xué)，被譽為“公立常春藤”。UCSD堪稱與哈佛、麻省理工相媲美的理工類熱門院校，近年來在多項美國大學(xué)理工科排名位列前十，在U.S.News最佳工程類大學(xué)排名位列第11。學(xué)校在2020年THE世界大學(xué)排名位列第31，在U.S.News最佳公立大學(xué)排名位列第6，同時長期蟬聯(lián)世界最具聲望大學(xué)Top30。學(xué)校孕育了近三十位諾貝爾獎得主、多位菲爾茲獎得主、美國國家科學(xué)獎?wù)碌弥骱兔绹鴩铱茖W(xué)院院士。

項目大綱

可穿戴設(shè)備&心電圖（ECG）：可穿戴設(shè)備因其小型且低功耗的特點正在與醫(yī)用領(lǐng)域廣泛結(jié)合。作為其中的代表，可穿戴動態(tài)心電監(jiān)測產(chǎn)品可以遠(yuǎn)程實時監(jiān)測患者的心電信號狀況。學(xué)生將在本周對可穿戴設(shè)備、ECG、以及兩者的結(jié)合領(lǐng)域形成整體性認(rèn)知。Wearable Device & ECG

儀表放大器設(shè)計&亞閾值MOSFET：儀表放大器作為ECG關(guān)鍵技術(shù)，用于放大心電信號，幫助醫(yī)生清晰采集患者不同部位心電信號。學(xué)生將在本周了解如何設(shè)計儀表放大器 Instrumentation Amplifier Design & Subthreshold MOSFET

電路噪聲：低噪聲與低失真是電路設(shè)計的普遍要求。學(xué)生將在本周了解儀表放大器電路中的噪聲分析與仿真，同時探討將儀表放大器設(shè)計中噪聲最小化的方法 Circuit Noise

儀表放大器反饋分析：反饋分析有助于改善電路性能，使電路取得理想效果。學(xué)生將在本周了解儀表放大器反饋分析方法 Instrumentation Amplifier Feedback Analysis

前沿心電放大器設(shè)計理念：學(xué)生將在本周了解心電放大電路設(shè)計應(yīng)滿足的基本要求和前沿心電放大器設(shè)計理念，完成心電放大器設(shè)計 Cutting-Edge ECG Amplifier Design Concept

項目回顧與成果展示 Program Review and Presentation

論文輔導(dǎo) Project Deliverables Tutoring

時間安排與收獲

7周在線小組科研學(xué)習(xí)+5周論文輔導(dǎo)學(xué)習(xí) 共125課時

學(xué)術(shù)報告

優(yōu)秀學(xué)員獲主導(dǎo)師Reference Letter

EI/CPCI/Scopus/ProQuest/Crossref/EBSCO或同等級別索引國際會議全文投遞與發(fā)表（可用于申請）

結(jié)業(yè)證書

成績單